JP2018516055A - 閉じた切り欠きを有するステーターを有する回転電気機械、特に永久磁石によって補助される可変リラクタンス同期電気機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、ローター（１０）と、前記ローターに向いている壁（３２）を備えるステーター（１２）を備え、前記ステーターは前記ステーターに沿って円周方向に配置された多数の径方向のスロットを有する電気機械に関する。本発明によれば、複数の前記スロット（３６）は、多数の閉じたスロットを形成するように前記ステーターの前記壁から距離（Ｅ）だけ離れた底壁（３８）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、閉じたスロットのあるステーターを有する回転電気機械に関し、より詳細には、永久磁石に補助された可変リラクタンス同期電気機械に関する。

一般的に、このような電気機械は、同軸上で一方を他方内として配置されているステーターとローターとを備えている。

ローターは、ローターシャフト上に配置されている積み重ねた板を有するローター本体から形成されている。これらの板は、永久磁石用のハウジングと、磁束が磁石からステーターに径方向に向くように磁束バリアを形成するミシン目とを備えている。

このローターは、一般的に、ローターを回転駆動することを可能とする磁場を発生させることができる電気巻線を保持するステーターの内部に収容されている。

特許文献１でより詳しく説明されているように、ステーターは環状の形状をしており、ローターに向けて開放しつつステーターの外周に沿って全体的に延びる複数の径方向スロットを備えている。
これらのスロットは、スロットの開放面によってステーター内に導入される電機子巻線を受容するように設計されており、次いで任意の既知の手段によってそこに固定されている。

一般的に、トルクのリップルは、永久磁石により補助された同期リラクタンス機械のこのタイプでは大きい。
これにより、ローターにジャーキネスと振動とが発生し、この機械の使用に不快感を与えることがある。

欧州特許第１０５７２４２号明細書

本発明は、閉じたスロットを有するステーターを備えた電気機械を使用することによりトルク及び騒音におけるリップルを低減することを可能にすることによって、上記の欠点を克服しようとするものである。

この目標を達成するために、本発明は、ローターと、前記ローターに向いている内壁を備えるステーターを備え、前記ステーターは前記ステーターに沿って円周方向に配置された多数の径方向のスロットを有する電気機械であって、複数の前記スロットは、多数の閉じたスロットを形成するように前記ステーターの前記内壁からある距離の底壁を備えることを特徴とする電気機械に関する。

複数の前記スロットは、前記ステーターに沿って軸方向に延びる。

複数の前記スロットは、前記ステーターの前記壁からある距離の底壁、上壁及び複数の前記壁を繋ぐ２つの面を有する長方形の断面を有する。

複数の前記スロットは、円形の断面を有する。

前記ローターは、磁束発生部及び磁束バリアを形成する凹部のためのハウジングを備える。

本発明における電気機械の断面の概略図である。 閉鎖線Ａ内の局所的な断面を有する、図１の機械のステーターの断面の概略図である。 従来技術の電気機械及び本発明の電気機械のローターの電気的位置を関数として、定電流でのトルクの進展を示すグラフである。 機械の電気的位置に対する電気機械の瞬間トルク（Ｎｍ）を示す曲線を有するグラフである。

本発明の他の特徴及び利点は、単に非限定的な実施例によって与えられ、添付される下記の説明を読むことにより明らかになるであろう。

図１に示すように、この例において永久磁石で補助された同期可変リラクタンス機械とされる、回転電気機械は、同軸上で一方を他方内に入れ子状とした、ローター１０と、ステーター１２とを備えている。

ローターは、それ自体が既知の態様であり、好ましくは磁性体であるシャフト１４を備え、その上に、任意の公知の手段によって互いに組み立てられる、同一の平面状で強磁性の複数の板１６の積層体が配置されている。

環状の板１６は、ローターシャフト１４が貫通する中央孔１８と、複数の板の一端側から他端側に亘って貫通する複数の軸方向の凹部２０とを備えている。
径方向において互いに上下に配置された長方形の軸方向の凹部２２とされる第１のセットは磁束発生部のためのハウジングを形成しており、この場合において矩形のバーのような形態である永久磁石２４の長さは複数の板の積み重ねの長さに実質的に等しい。
他の凹部のセットは、これらのハウジングから始まり、複数の板の縁部の近傍に向かって延びる径方向に対して傾いた穿孔２６からなる。
図１に示すように、複数の傾斜した穿孔は、磁石ハウジング２２に関して対称的に配置される。このようにして、ハウジング２２により形成されている平坦な底部と、穿孔２６によって形成されているこのＶ字状に傾いたアームとを有し、実質的にＶ字形状とされる幾何学的形状が形成されている。
こうして、穿孔によって形成された磁束バリア２８が作られる。したがって、磁石から生じる磁束は、穿孔間の固体部分だけを通過する。

さらに図２を参照すると、ステーター１２は、エアギャップ３４を作るのに必要なスペースを有しローター１０を収容するための内径を有する内壁３２と、外壁３３と、を有する環状のリング３０を備えている。
このリングは、電機子巻線のための閉じたスロットを形成する、ここでは、断面が長方形である多数の穴３６を含む。
より具体的には、これらの穴は、ステーターに沿って軸方向に延び、リング上に径方向に沿って、かつ同時に、互いに距離Ｄ離れて周方向に配置されている。

記載された例では、これらの細長い穴は、ステーターの内壁３２から距離Ｅに位置する半円形状の底壁３８、同様に半円形状で、本例では、その直径寸法が底壁のそれよりも大きくかつステーターの外壁３３からある距離離れた上壁４０、及び、前記した半円形状の壁の両端部を繋ぐ２つの側面を有している。

距離Ｅは、０．３５ｍｍの最小値と、０．５ｍｍから１ｍｍの間の最大値とを有することが有利となる。

このようにして、電機子巻線を収容するための閉じたスロットを形成する閉鎖容積が形成される。

したがって、壁３２は連続壁であり、ローターとステーターとの間のエアギャップ３４はほぼ一定でありかつ周方向全周に亘っている。

さらに、ローターの外側及びステーターの内側は滑らかであるため、空力騒音のレベルが低くすることができる。

もちろん、本発明の範囲から逸脱することなく、これらの穴は、円筒形の断面のような、長方形の断面以外の何らかの断面を有してもよい。
この場合、スロットの上壁及び底壁は、同じ直径寸法を有しつつ、円形又は楕円形のような閉鎖線を形成する。

ここで、ステーターに開いたスロットを有する従来技術の機械（点線）及びステーターに閉じたスロットを有する本発明の機械（太線）における、一定電流の場合のローターの電気的位置（°）に対する電気機械のトルク（Ｎｍ）を示す曲線を有するグラフである図３を参照すると、スロットの効果に起因する本発明の機械のトルクの変動は、本質的に従来技術の機械と比較すると、大きく減少することが観察され得る。

図４は、開いたステータースロットを有する機械（従来技術）及び閉じたステータースロットを有する本発明の機械における、一定の電流及び一定のデフラクス角度での、機械の電気的位置（°）に対する電気機械の瞬間トルク（Ｎｍ）を示す曲線を有するグラフである。
この図において、本発明の電気機械のトルクにおける（リップルの）変動は、従来技術の電気機械と比較して大幅に減少していることに留意されたい。

Claims (5)

1. ローター（１０）と、前記ローターに向いている内壁（３２）を備えるステーター（１２）を備え、前記ステーターは前記ステーターに沿って円周方向に配置された多数の径方向のスロットを有する電気機械であって、
   複数の前記スロット（３６）は、多数の閉じたスロットを形成するように前記ステーターの前記内壁から距離（Ｅ）だけ離れた底壁（３８）を備えることを特徴とする、
   電気機械。
2. 複数の前記スロットは、前記ステーターに沿って軸方向に延びることを特徴とする、
   請求項１に記載の電気機械。
3. 複数の前記スロットは、前記ステーターの前記壁から距離（Ｅ）だけ離れた底壁（３８）、上壁（４０）及び複数の前記壁を繋ぐ２つの面（４２）を有する長方形の断面を有することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の電気機械。
4. 複数の前記スロットは、円形の断面を有することを特徴とする、
   請求項１又は２に記載の電気機械。
5. 前記ローター（１０）は、磁束発生部（２４）及び磁束バリア（４６）を形成する凹部（３０）のためのハウジングを備えることを特徴とする、
   請求項１に記載の電気機械。

Images